Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Биомолтекст2020
  • vsh25
  • Vitacoin

Мыши и бактерии

Максим Руссо, Полит.ру, по материалам Science: Kelly Servick, Mouse microbes may make scientific studies harder to replicate

Ученые отмечают, что результаты экспериментов, проводящихся на лабораторных мышах, оказываются зависимыми от видового состава бактерий, которые живут у этих мышей в кишечнике.

Лаура Маккейб (Laura McCabe) из Университета штат Мичиган и ее коллеги изучали влияние одного препарата на плотность костей мыши. Закончив эксперимент, они обнаружили, что у получавших препарат мышей плотность костной ткани уменьшилась по сравнению с контрольной группой. Маккейб решила для большей уверенности повторить эксперимент. Она заказала новую партию лабораторных мышей той же генетической линии и у того же производителя. Мышей держали в таких же условиях, даже в тех же самых клетках, что и мышей из первого эксперимента. Но, к удивлению ученых, препарат вызывал у них не потерю, а наоборот, повышение плотности костной ткани. Биологи повторили эксперимент в третий раз, и теперь обнаружили, что препарат вообще не оказывает воздействия на кости мышей.

Пытаясь найти объяснение случившемуся, Лаура Маккейб предположила, что три группы мышей отличаются составом микробов, живущих в их кишечники. Ученые взяли пробы фекалий мышей каждой из трех групп и определили, какие бактерии у них имеются. Предположение подтвердилось. Действительно, видовой состав бактерий был различным. Объяснить причины этого трудно. Возможно, бактерии попали к мышам со стенок контейнеров при перевозке или с одежды сотрудников лаборатории. Но весьма вероятно, что именно разный состав бактерий повлиял на результаты исследования.

Проблема с воспроизводимостью результатов исследований – одна из самых важных в современной биологии. Несколько лет назад две фармацевтические компании сообщили, что они не смогли повторить подавляющее большинство научных результатов в доклинических экспериментах. Причиной появления невоспроизводимых результатов обычно считают острую необходимость публиковаться, которая стоит перед большинством ученых, что снижает качество работ. Другую причину видят в нежелании изданий публиковать итоги отрицательных экспериментов. Но, как написали в 2014 году в журнале Nature Фрэнсис Коллинз и Лоуренс Табак, руководитель и заместитель директора Национального института здоровья США, часть случаев невоспроизводимости результатов, вероятно, имеют простые практические объяснения: различие генетических штаммов животных, лабораторной среды и «тонкие изменения в протоколе». Иными словами, результаты эксперимента меняются, так как исследователь неосознанно проводит несколько иной эксперимент.

Микробиом – совокупность живущих в организме бактерий, в которую также включают представителей грибов, архей, простейших и даже вирусы – кажется ученым все более существенным фактором при исследованиях, проводящихся на лабораторных животных. Причем он оказывается переменной, которую невозможно контролировать. Искусственно унифицировать бактериальные сообщества в организмах тех же мышей очень трудно. Уничтожать тех же кишечных бактерий полностью – тоже не выход, ведь они имеют большое значение для здоровья организма и его иммунных реакций. Лишившись бактерий-симбионтов, мыши уже не будут подходящим объектом для исследования. К тому же бактерии в организме, как показывают многочисленные исследования последних лет, проведенные как на животных, так и на людях, могут влиять на восприимчивость к различным болезням, предрасположенность к ожирению и определять реакцию организма на лекарства. Более десяти лет назад исследовательская группа компании Pfizer обнаружила странное изменение в моче крыс. Изменились относительные концентрации двух веществ, образующихся при расщеплении пищи. Такое изменение могло сделать неясными результаты клинических исследований выведения из организма лекарственных препаратов, так как в этих исследованиях обычно определяется концентрация продуктов их распада в моче. Исследователи определили, что крысы с необычным составом мочи происходят только из одной комнаты на предприятии, где занимаются их разведением. В итоге они восстановили прежний состав мочи за несколько недель, просто рассадив крыс по другим клеткам. Тогда не было проведено исследование бактерий-симбионтов у этих крысы, но ученые полагают, что виной всех изменений были именно они.

В прошлом году ученые из Университета штата Миссури, работая с мышиной моделью рассеянного склероза, неожиданно добились исчезновения симптомов, просто добавив антибиотик в питьевую воду мышей. Проявления болезни восстановились, когда эти мыши были пересажены к другим соседям, общаясь с которыми они восстановили состав своих кишечных бактерий.

Крейг Франклин (Craig Franklin) и Аарон Эриксон (Aaron Ericsson) из того же университета пытаются объяснять такие эффекты и влиять на них, манипулируя составом кишечных бактерий. По их словам, еще пять лет назад в лабораториях редко проводили анализ микробиоты, если только это не было главной целью исследования. Теперь все больше ученых секвенируют образцы фекалий, чтобы определить содержащиеся в них бактериальные гены, или же заказывают такой анализ у коллег. Лаборатория Франклина проводит это исследование по цене 125 долларов за образец при посредстве Центра по изучению мутантных мышей (Mutant Mouse Resource and Research Center).

По мнению Франклина, скоро биологи будут указывать состав микробиома использованных в исследовании мышей в разделе «Материалы и методы» своих публикаций. Франклин даже полагает перспективной практику «микробиома на заказ». Для этого в его лаборатории создали четыре колонии мышей с разными вариантами состава кишечных бактерий, найденными у четырех поставщиков. Желая использовать в своем исследовании конкретный тип микробиома, ученые могут пересаживать эмбрионов мышей из своих лабораторий, самкам с нужным составом бактерий. А затем сравнивать полученных мышей с исходными вариантами. Но пока заказчиков на процедуру, стоящую несколько тысяч долларов не нашлось.

В прошлом году, пытаясь определить «нормальный» микробиом лабораторной мыши, ученые проанализировали экскременты мышей от двух основных поставщиков. Как и во всех фекалиях млекопитающих, там были представлены в основном представители двух групп бактерий: Firmicutes, которые, как полагают, играют роль в поглощении пищевых жиров, и Bacteroidetes, связанных с высоким содержанием клетчатки. Но соотношение и разнообразие конкретных видов сильно варьировало у мышей разных поставщиков.

У одной группы мышей было заметно отсутствие сегментированных нитчатых бактерий (SFB). При этом недавние исследования показали, что SFB связаны с развитием у мышей иммунного ответа. У мышей эти бактерии обитают в основном в подвздошной кишке в непосредственной близости к эпителию кишечника, где они, как полагают, помогают индуцировать активность клеток Т-хелперов 17, продуцирующих одну из разновидностей интерлейкина.

Наличие у подопытных мышей SFT в кишечнике теперь волнует многих ученых. Дженнифер Фелан (Jennifer Phelan), представитель поставщика лабораторных мышей Taconic Biosciences, говорит, что число запросов о наличии сегментированных нитчатых бактерий у мышей за короткое время выросло от одного в месяц до нескольких в неделю. Теперь компания включила информацию о SFT у мышей в стандартный набор сведений, сообщаемых клиентам, и предлагает ученым как мышей, имеющих этих бактерий, так и тех, у которых они отсутствуют. Также Фелан советует исследователями при повторном эксперименте заказывать мышей, выращенных в той же комнате, что мыши из первого эксперимента.

Уже в нынешнем году команда ученых под руководством иммунолога Давида Масопуста (David Masopust) из Университета Миннесоты объединила в одних клетках мышей, полученных от специализированного поставщика, с «простыми» мышами из зоомагазина. У магазинных мышей имелись бактерии болезней, которые давно искоренены у лабораторных мышей, например, гепатита или пневмонии. В результате вспышки заболеваний почти четверть животных погибли, но у выживших начали вырабатываться Т-клетки памяти, ключевые для борьбы организма с инфекцией. Авторы исследования полагают, что такие мыши будут более реалистичной моделью для изучения иммунного ответа у человека. Аналогичным образом поступили и сотрудники иммунологической лаборатории Стивена МакСорли (Stephen McSorley) из Калифорнийского университета в Дейвисе, изучающие реакцию организма мышей на хламидий и сальмонелл. Они поселили у себя в виварии мышей, которых продавали в качестве корма для животных в зоопарке.

В недавней работе Франклина и Эриксона указывается, что мыши из зоомагазина имеют весьма богатую кишечную микрофлору. Перспектива того, что они смогут представить исследователям более реалистичную модель кишечника человека по сравнению со стандартными лабораторными мышами, кажется весьма вероятной. Но их использование затрудняется высокими требованиями к чистоте эксперимента, в частности, к идентичности используемых животных. Если даже небольшие изменения в кишечной микрофлоре у мышей от специальных поставщиков, оказали огромное влияние на результаты экспериментов, то что говорить о мышах, чье состояние никто особо не контролировал.

Биологи пытаются разработать системы для контроля за тем, как микробы влияют на конкретное исследование. В первую очередь, для этого необходимо научиться отделять эффекты, вызванные генами бактерий, от тех, что вызваны генами их хозяина. Для этого, как предлагают в журнале Nature Херберт Верджин (Herbert Virgin) и Таддеуш Стаппенбек (Thaddeus Stappenbeck) из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, в качестве контрольной группы надо использовать только мышей из того же помета. Чтобы определить роль конкретного гена, пишут они, надо получить мышей с данным геном и без него от одной пары гетерозиготных родителей. Тогда в распоряжении исследователя будут мыши, отличающиеся только интересующим его геном, а микробиом у них будет одинаковым. Верджин также указывает на важность таких влияющих на состав бактерий-симбионтов факторов, как корм и применение антибиотиков.

Так что кишечные бактерии не только осложняют воспроизведение результатов исследований, но и подсказывают ученым новые пути. К такому выводу пришла и Лаура МакКейб, изучавшая снижение костной плотности у мышей. Она отметила, что мыши, у которых у ее эксперименте плотность костей падала, имели в организме больше бактерий, связанных с воспалением. Это и подсказало ей направление дальнейшего исследования.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 26.08.2016


Читать статьи по темам:

микрофлора лабораторные животные Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Препарат на основе кала провалился в клинических испытаниях

В первой фазе клинических испытаний при инфекции, вызванной Clostridium difficile, препарат помог 29 из 30 участников. Вторая фаза закончилась полным провалом.

читать

Низкокалорийная диета и микрофлора кишечника

Для клеток кишечника содержащихся в условиях низкокалорийной диеты нематод характерны повышенные уровни аутофагии, что значительно улучшает состояние их здоровья.

читать

Микробиота и ожирение

Ожирение связано с изменениями в микробиоте – сообществе микробов в кишечнике. Но механизм этого процесса изучен не полностью.

читать

Сдайте метагеном на анализ

Программный инструмент под названием MetaFast, разработанный российскими учеными, позволяет провести быстрый сравнительный анализ большого количества метагеномов.

читать

Уход за зубами – профилактика рака

Ежедневная чистка зубов и посещение стоматолога раз в год может снизить риск развития некоторых видов рака головы и шеи.

читать